(57)【要約】【課題】新しい拡散シートを使用することで、生産原価を節減し、色純度を良好にするとともに、光の効率性を向上できるエッジ発光方式および直下発行方式のバックライト装置を提供する。【解決手段】青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するバックライト装置用光励起拡散シート１００,１００ｂ,１００ｃ,１００ｄであって、前記光励起拡散シート１００,１００ｂ,１００ｃ,１００ｄは、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質３０と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質４０と、が均一に混合されてバックライト装置用光励起拡散シートを構成する。【選択図】図７
2006146115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するバックライト装置用光励起拡散シートであって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであることを特徴とするバックライト装置用光励起拡散シート。
【請求項２】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有するエッジ型光源と；前記光源から発光される光を案内する導光シートと；前記導光シートの下部に設置される反射シートと；前記導光シートの上部に設置される光励起拡散シートと；前記拡散シートの上部に設置される水平及び垂直プリズムシートと；前記プリズムシートの上部に設置される保護シートと；を含む液晶表示用バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項３】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有するエッジ型光源と；前記光源から発光された光を案内するとともに、案内された前記光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過する光励起拡散シートと；前記光励起拡散シートの上部に設置される水平及び垂直プリズムシートと；前記プリズムシートの上部に設置される保護シートと；を含む液晶表示用バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、その下面が前記光源から反対側に上向傾斜して形成された導光部と；前記導光部の上部に、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合された充填部と；が形成されたシートであることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項４】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有するエッジ型光源と；前記光源から発光される光を案内する導光シートと；前記導光シートの下部に設置される反射シートと；前記導光シートの上部に設置される光励起拡散シートと；前記拡散シートの上部に設置される垂直プリズムシートと；前記垂直プリズムシートの上部に設置される保護シートと；を含む液晶表示用バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであって、前記垂直プリズムシートと接する上面が断面鋸歯状であることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項５】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有するエッジ型光源と；前記光源から発光された光を案内するとともに、案内された前記光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過する光励起拡散シートと；前記光励起拡散シートの上部に設置される垂直プリズムシートと；前記垂直プリズムシートの上部に設置される保護シートと；を含む液晶表示用バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、その下面が前記光源から反対側に上向傾斜して形成された導光部と；前記導光部の上部に、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合された充填部と；が形成されたシートであって、前記垂直プリズムシートと接する上面が断面鋸歯状であることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項６】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する直下型光源と；前記光源の下部に設置される反射シートと；前記光源の上部に設置される光励起拡散シートと；前記光励起拡散シートの上部に設置される水平及び垂直プリズムシートと；前記プリズムシートの上部に設置される保護シートと；を含む液晶表示用バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項７】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する直下型光源と；前記光源の下部に設置される反射シートと；前記光源の上部に設置される光励起拡散シートと；前記光励起拡散シートの上部に設置される垂直プリズムシートと；前記 垂直プリズムシートの上部に設置される保護シートと；を含む液晶表示用バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであって、前記プリズムシートと接する上面が断面鋸歯状であることを特徴とする液晶表示用バックライト装置。
【請求項８】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有するエッジ型光源と；前記光源から発光される光を案内するド導光シートと；が設置され、前記導光シートを中心に光励起拡散シート、水平及び垂直プリズムシート並びに保護シートが前記導光シートの上部及び下部方向に対称的に順次設置される液晶表示用両方向バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであることを特徴とする液晶表示用両方向バックライト装置。
【請求項９】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有するエッジ型光源と；前記光源から発光される光を案内する導光シートと；が設置され、前記導光シートを中心に光励起拡散シート、垂直プリズムシート及び保護シートが前記導光シートの上部及び下部方向に対称的に順次設置される液晶表示用両方向バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであって、前記垂直プリズムシートと接する上面が断面鋸歯状であることを特徴とする液晶表示用両方向バックライト装置。
【請求項１０】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する直下型光源が設置され、前記光源を中心に光励起拡散シート、水平及び垂直プリズムシート及び保護シートが前記光源の上部及び下部方向に対称的に順次設置される液晶表示用両方向バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであることを特徴とする液晶表示用両方向バックライト装置。
【請求項１１】
青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する直下型光源が設置され、前記光源を中心に光励起拡散シート、垂直プリズムシート及び保護シートが前記光源の上部及び下部方向に対称的に順次設置される液晶表示用両方向バックライト装置であって、
前記光励起拡散シートは、前記光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたシートであって、前記垂直プリズムシートと接する上面が断面鋸歯状であることを特徴とする液晶表示用両方向バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に使用されるバックライト装置に関するもので、詳しくは、新しい拡散シートを使用することで、生産原価を節減するとともに、バックライトの色再現性を向上できる液晶表示用バックライト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶表示装置は、自体発光を通して画像を形成するのでなく、外部から光が入射されて画像を形成する受光型ディスプレイであるため、暗い所では画像を観察することができない。そこで、液晶表示装置の背面にバックライト装置を設置すると、光の照射により暗い所でも画像を観察できるようになる。前記バックライト装置は、液晶表示装置のような受光型ディスプレイの他に、照明看板などの面光源装置にも使用されている。
【０００３】
このようなバックライト装置は、光源の配置形態によって、液晶パネルの真下に設置された多数の光源により光を液晶パネルに直接照射する直下発光型(direct  light  type)と、導光板の側壁に設置された光源により光を照射して液晶パネルに伝達するエッジ発光型(edge  light  type)とに分類される。さらに、バックライト装置の光源は、無機発光ダイオードと、蛍光ランプとに区分され、前記蛍光ランプは、電極の形態によって、両端部の電極が管内に設置される冷陰極蛍光ランプ(cold  cathode  fluorescent  lamp、ＣＣＦＬ)と、両端部の電極が管外に設置される管外電極蛍光ランプ(external  electrode  fluorescent  lamp、ＥＥＦＬ)とに区分される。
【０００４】
図１は、従来のエッジ型光源を有する液晶表示用バックライト装置の構成を示した図であり、このバックライト装置は、エッジ型光源１１と、これら光源１１から発光される光を案内する導光板１２と、この導光板１２の下部に設置される反射板１３と、この導光板１２の上部に設置される拡散シート１４と、この拡散シート１４の上部に垂直及び水平方向に設置されるプリズムシート１５（１５ａ，１５ｂ）と、このプリズムシート１５の上部に設置される保護シート１６と、を含んで構成され、バックライト装置の光源１１の外部には、光源カバー１１ａが設置される。
【０００５】
図２は，従来の直下型光源を有する液晶表示用バックライト装置の構成を示した図であり、このバックライト装置は、所定間隔に配置された複数個の光源２１と、この光源２１の下部に設置される反射板２２と、この反射板２２の下部に設置される保護板(図示せず)と、光源２１の上部に設置される拡散シート２４と、この拡散シート２４の上部に設置されるプリズムシート２５（２５ａ，２５ｂ）と、保護シート２６と、を含んで構成される。
【０００６】
図１及び図２のバックライト装置の作動過程をみると、まず、光源１１,２１に交流型電源が印加されると、各電極間の放電により放電ガスから発生した紫外線が蛍光体を励起することで、光源が可視光線に変換されるが、このように変換された光は、導光板１２を通して案内されて反射板１３から反射されるか(図１の場合)、導光板１２を経ずに反射板２２で一部反射される(図２の場合)。次いで、光は、拡散シート１４,２４を通して拡散された後、プリズムシート１５,２５を経由して液晶パネルに照射される。主に、エッジ発光方式(図１)の光源１１には、白色無機発光ダイオードおよび冷陰極蛍光ランプが使用され、直下発光型方式(図２)の光源２１には、冷陰極蛍光ランプおよび外部電極蛍光ランプが使用される。
【０００７】
エッジ発光方式の光源１１のうち白色無機発光ダイオードは、窒化物系半導体素子である発光ダイオードチップから放出される青色光と、半導体素子上に塗布されたイットリウム-アルミニウム-ガーネット系蛍光体(yttrium-aluminum-garnet  fluorescent  material、以下、ＹＡＧ系蛍光体という)が青色光の一部を吸収して励起発光する黄色光と、の混合光によって白色光を実現する。
【０００８】
しかしながら、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２:ＣｅのようなＹＡＧ系蛍光体は、黄色物質であって、その補色関係にある青色と混合されて白色を実現するため、ＹＡＧ系蛍光体のみでは、赤色光が不足して完壁な白色を実現しがたいという問題点があった。
【０００９】
また、白色無機発光ダイオードは、非常に狭い面積を有するリード端子の反射カップ内部で多量の蛍光体が集中するが、このとき、蛍光体は、ほとんど無機発光ダイオードチップの周辺に集中するため、青色光の透過率が減少することで、使用者所望の白色光が容易に実現されないだけでなく、素子自体の輝度も非常に不良になるという問題点があった。
【００１０】
また、蛍光体がモールディング部内で均一に散在されないため、発光素子を見る角度ごとに放出光の色が変わるという問題点があった。
【００１１】
また、無機発光ダイオードチップの出力を高めると、過度な熱が放出されて蛍光体が容易に劣化するため、発光素子の輝度だけでなく信頼性も低下するという問題点があった。
【００１２】
前記のような理由によって、無機発光ダイオードチップの周辺には、多様な色を出す蛍光体が挿入されない。
【００１３】
エッジ発光方式および直下発光方式に使用される光源である冷陰極蛍光ランプは、直径が数ｍｍの微細ガラス管の両端に電極を形成し、ガラス管内に水銀および不活性ガス(Ｎｅ、Ａｒ)を封入して蛍光灯のように内部に蛍光物質を塗布した構造であるが、内部の電極形態が異なる。冷陰極管蛍光ランプには、以前に棒状の電極が使用されたが、現在は、光効率性及び輝度を高めるために、表面積を極大化したカップ状の電極が多く使用されている。
【００１４】
しかしながら、直下発光方式に使用される光源である外部電極蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプと類似した構造を有するが、ガラス管の内部に電極が存在せず、外部に電極を付着して電極劣化による寿命短縮を防止するが、電極の長さによってその輝度および効率が変わるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、前記の問題点を勘案してなされたもので、新しい拡散シートを使用することで、生産原価を節減し、色純度を良好にするとともに、光の効率性を向上できるエッジ発光方式および直下発光方式のバックライト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明は、新しいシートを使用した液晶表示用バックライト装置を提供しており、本発明のバックライト装置は、エッジ型バックライト装置および直下型バックライト装置を含む。また、光源からの光の方向は、単方向または両方向の全てを含む。
【００１７】
本発明のバックライト装置に使用されるシートは、青色波長、あるいは青色波長に青色以外の波長が少なくとも一つ以上混合された波長を有する光源から発光された光の一部分を吸収して前記発光された光の波長とは異なる波長の光を発光し、前記光源から発光された光の残り部分を透過するものであり、前記光源から発光された光を励起及び増幅する光励起物質と、前記光源から発光された光を散乱及び拡散する拡散物質と、が均一に混合されたフィルム(シート)または板(プレート)状(以下、"シート"という)であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の光励起拡散シートによると、エポキシ樹脂などの導光シートに光励起物質および散乱粒子(物質)を入れて点光源または線光源を面光源に変える導光機能により光を励起して光の効率を極大化し、かつ、光を散乱して面光源から出る光の均一度を向上する。
【発明の効果】
【００１９】
第一に、エッジ発光方式のバックライト装置に、従来の拡散シートの代りに新しい光励起拡散シートを用いることで生産原価を節減できる。
【００２０】
第二に、直下発光方式のバックライト装置に、従来の拡散シートの代りに新しい光励起拡散シートを用いることで、光の励起及び拡散を同時に行って均一の輝度を出すにおいて、消費電力が低下するとともに光源の駆動回路が単純になり、消費電力の低下により液晶表示装置の集積回路がさらに単純になるため、原価を節減できる。
【００２１】
第三に、光励起拡散シートの表面を変形すると、プリズム機能をも備えた光励起拡散シートを用いることができ、生産原価を節減するだけでなく、生産工程も簡単になる。
【００２２】
また、光励起拡散シートの光励起物質をよく選定すると、消費者所望の波長および色を出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の光励起拡散シートに対し、図面に基づいて説明する。
図３乃至図６に示すように、光励起拡散シート１００,１００ｂ,１００ｃ,１００ｄは、光を励起及び増幅する光励起物質３０と、光を散乱及び拡散する拡散物質４０と、これら光励起物質３０及び拡散物質４０が均一に分布するようにマトリックスの役割をする樹脂５０と、から構成される。この他に、物質や粒子の均一な拡散や樹脂の成形性を良好にするために、フィルムの製造時、沈殿防止剤、気泡防止剤およびバインダーなどが添加される。
【００２４】
本発明で使用される光励起物質３０は、無機蛍光物質、有機蛍光物質、有機顔料およびナノ物質を含んでいる。代表的な光励起無機蛍光物質は、ガーネット系(Ｇｄ)物質であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２(ＹＡＧ)にセリウム(cerium)をドーピングした蛍光体により構成される。本発明で使用される無機蛍光物質は、具体的に、(Ｙ１-ｘ-ｙＧｄｘＣeｙ)３(Ａｌ１-zＧａz)５Ｏ１２;(Ｇｄ１-ｘＣeｘ)Ｓｃ２Ａｌ５Ｏ１２;(ただ、ｘ+ｙ≦１;０≦ｘ≦１;０≦ｙ≦１;０≦z≦１)ＳｒＢ４Ｏ７:Ｓｍ２+;ＳｒＧａ２Ｓ４:Ｅｕ２+;ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７:Ｅｕ２+;(Ｓｒ,Ｍｇ,Ｃａ,Ｂａ,Ｚｎ)２Ｐ２Ｏ７:Ｅｕ,Ｍｎ;(Ｃａ,Ｓｒ,Ｂａ,Ｍｇ)５(ＰＯ４)３(Ｃｌ,Ｆ,ＯＨ):Ｅｕ,Ｍｎ;(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ,Ｍｇ)１０(ＰＯ４)６(Ｆ,Ｃｌ,Ｂｒ,ＯＨ):Ｅｕ２+;(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ,Ｍｇ)１０(ＰＯ４)６(Ｆ,Ｃｌ,Ｂｒ,ＯＨ):Ｅｕ２+,Ｍｎ２+;(Ｓｒ,Ｂａ,Ｃａ)ＭｇＡｌ１０Ｏ１７:Ｅｕ,Ｍｎ;(Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ)ＭｇＡｌ１０Ｏ１７:Ｅｕ２+;(Ｓｒ,Ｃａ)１０(ＰＯ４)６．ｎＢ２Ｏ３:Ｅｕ２+;(ただ、０<ｎ<１)Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５:Ｅｕ;３.５ＭｇＯ.０.５ＭｇＦ２.ＧeＯ２:Ｍｎ４+;ＺｎＳ:Ｃｕ,Ａｌ;ＺｎＳ:Ａｇ,Ａｌ;ＣａＳ:Ｃe;ＳｒＳ:Ｃe;ＳｒＳ:Ｅｕ;ＭｇＳ:Ｅｕ;ＣａＳ:Ｅｕ;(Ｙ,Ｔｂ,Ｌｕ,Ｌａ,Ｇｄ)３(Ａｌ,Ｓｃ,Ｇａ,Iｎ)５Ｏ１２:Ｃe,Ｐｒ,Ｓｍ;ＢａＡｌ８Ｏ１３:Ｅｕ;２ＳｒＯ.０.８４Ｐ２Ｏ５.０.１６Ｂ２Ｏ３:Ｅｕ;Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８.２ＳｒＣｌ２:Ｅｕ;Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８:Ｅｕ２+;Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５:Ｅｕ２+;(Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ)Ａｌ２Ｏ４:Ｅｕ２+;(Ｙ,Ｇｄ,Ｌｕ,Ｓｃ,Ｌａ)ＢＯ３:Ｃe３+,Ｔｂ３+;(Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ)２ＳｉＯ４:Ｅｕ２+;(Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ)２(Ｍｇ,Ｚｎ)Ｓｉ２Ｏ７:Ｅｕ２+;(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ)(Ａｌ,Ｇａ,Iｎ)２Ｓ４:Ｅｕ２+;(Ｙ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｌａ,Ｓｍ,Ｐｒ,Ｌｕ)ｘ(Ａｌ,Ｇａ,Iｎ)ｙＯ１２:Ｃe３+;(ただ、２.８≦ｘ≦３;４.９≦ｙ≦５.１)(Ｃａ,Ｓｒ,Ｂａ)８(Ｍｇ,Ｚｎ)(ＳｉＯ４)４(Ｃｌ,Ｆ)２:Ｅｕ２+,Ｍｎ２+;(Ｇｄ,Ｙ,Ｌｕ,Ｌａ)２Ｏ３:Ｅｕ３+,Ｂｉ３+;(Ｇｄ,Ｙ,Ｌｕ,Ｌａ)２Ｏ２Ｓ:Ｅｕ３+,Ｂｉ３+;(Ｇｄ,Ｙ,Ｌｕ,Ｌａ)ＶＯ４:Ｅｕ３+,Ｂｉ３+;ＳｒＹ２Ｓ４:Ｅｕ２+;ＣａＬａ２Ｓ４:Ｃe３+;(Ｃａ,Ｓｒ)Ｓ:Ｅｕ２+;(Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ)ＭｇＰ２Ｏ７:Ｅｕ２+,Ｍｎ２+;ＺｎＣｄＳ、およびこれらから選択された２つ以上の混合物である。光励起物質から発光する主波長は、前述した励起物質によって異なる。ガーネット系に依存するＣe３+発光は、光効率の減少なしに緑色(〜５４０ｎｍ;ＹＡＧ:Ｇａ,Ｃe)から赤色(〜６００ｎｍ;ＹＡＧ:Ｇｄ,Ｃe)まで多様に発光される。また、深赤色を発光するための代表的な無機蛍光体は、ＳｒＢ４Ｏ７:Ｓｍ２+であり、Ｓｍ２+は、主に赤色の波長を示すのに寄与する。特に、前記のような深赤色無機蛍光体は、６００ｎｍ以下の可視光領域全体を吸収し、深赤色、すなわち６５０ｎｍ以上の波長を有して発光する。また、緑色を発光するための代表的な無機蛍光体は、ＳｒＧａ２Ｓ４:Ｅｕ２+であり、前記のような緑色無機蛍光体は、５００ｎｍ以下の光を吸収して５３５ｎｍの主波長を放出する。また、青色を発光するための代表的な無機蛍光体は、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７:Ｅｕ２+であり、前記のような青色無機蛍光体は、４３０ｎｍ以下の光を吸収して４５０ｎｍの主波長を放出する。
【００２５】
一方、有機物蛍光物質も、青色、緑色および赤色を発光することができる。例えば、(４,４'-ビス(２,２-ジフェニル-エテン-１-イル)ジフェニル(ＤＰＶＢｉ)、ビス(スチリル)アミン(ＤＳＡ)系などは、青色を発光する代表的な有機物質であり、トリス(８-キノリナト)アルミニウム(III)(Ａｌｑ３)、クマリン６,１０-(２-ベンゾチアゾリル)-１,１,７,７-テトラメチル-２,３,６,７-テトラヒドロ-１Ｈ,５Ｈ,１１Ｈ-[１]ベンゾピラノ[６,７,８-ｉj]-キノリジン-１１-オン(Ｃ５４５Ｔ)及びキナクリドンなどは、緑色を発光する代表的な有機物質である。また、４-ジシアノメチレン-２-メチル-６-(ジュロリジン-４-イル−ビニール)-４Ｈ-ピラン(ＤＣＭ２)、４-(ジシアノメチレン)-２-メチル-６-(１,１,７,７-テトラメチルジュロリジル-９-エニル)-４Ｈ-ピラン(ＤＣＪＴ)、４-(ジシアノメチレン)-２-ターシャルブチル-６-(１,１,７,７-テトラメチルジュロリジル-９-エニル)-４Ｈ-ピラン(ＤＣＪＴＢ)などは、赤色を発光する代表的な有機物質である。
【００２６】
本発明で使用される有機顔料として、アゾ系には、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料及び金属塩アゾ顔料などがあり、フタロシアニン系には、銅フタロシアニン、ハロゲン化銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン及び銅フタロシアニンレーキ顔料などがあり、染料レーキ顔料には、酸性染料レーキ及び塩基性染料レーキ顔料などがあり、縮合多環顔料には、アントラキノン、チオインジゴ、ぺリレン、プリノン、キナクリドン、ダイオキサジン、イソインドリノン、イソインドリン、キナフタロンなどがあり、その他の顔料には、ニトロソ顔料、アリザリン、金属錯塩アゾメチン、アニリンブラック、アルカリブルー及び火光蛍光体などがある。
【００２７】
ナノメタル及びナノ複合量子点(quantum  dot)などの材料には、ナノの大きさの金属やナノ複合材料が使用されるが、ナノ金属には、白金、金、銀、ニッケル、マグネシウム、パラジウムなどが使用され、ナノ複合材料には、カドミウムスルフィド(ＣｄＳ)、カドミウムセレナイド(ＣｄＳe)、ジンクスルフィド(ＺｎＳ)、ジンクセレナイド(ＺｎＳe)、インジウムホスファイト(IｎＰ)、チタニウムオキサイド(ＴｉＯ２)、ジンクオキサイド(ＺｎＯ)、ティンオキサイド(ＳｎＯ)、シリコンオキサイド(ＳｉＯ２)、マグネシウムオキサイド(ＭｇＯ)などがある。
【００２８】
光を均一にする拡散機能を有する本発明の拡散物質４０は、透明拡散剤および白色拡散剤に区分される。透明拡散剤には、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂などの有機透明拡散剤と、合成シリカ、グラスビード、ダイアモンドなどの無機透明拡散剤と、があり、白色拡散剤には、酸化シリコン(ＳｉＯ２)、酸化チタニウム(ＴｉＯ２)、酸化亜鉛(ＺｎＯ)、硫酸バリウム(ＢＡＳＯ４)、炭酸カルシウム(ＣａＳＯ４)、炭酸マグネシウム(ＭｇＣＯ３)、水酸化アルミニウム(Ａｌ(ＯＨ)３)、クレーなどを含む無機酸化物が代表的な拡散物質４０である。
【００２９】
前記光励起物質３０および拡散物質４０のマトリックス樹脂５０は、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系、ＰＥＴ系、ポリ塩化ビニール系、ポリエステル系、ポリカルボネート系、ビニール系、メタクリル酸エステル系、ポリアミド系、合成ラバー系、ポリスチレン系、ＣＢＳ、ポリメチルメタクリレート、ふっ素樹脂系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ＡＢＳ系樹脂系などがある。
【００３０】
併せて、前記光励起物質３０、拡散物質４０、マトリックス樹脂５０などを用いてフィルムを製造するとき、フィルムを均一にするとともに、光励起物質３０および拡散物質４０などの沈殿を防止するための沈殿防止剤、気泡の発生を防止するための気泡防止剤、バインダーなどが含まれる。
【００３１】
前記物質を用いて本発明の光励起拡散シート１００,１００ｂ,１００ｃ,１００ｄを製造する方式には、モールド方式、圧出方式、exclusion方式、懸濁液印刷方式、ホットロール方式(hot  roll  type)コーティング、熱板方式(heat  plate  type)コーティング、コールド方式(cold  type)コーティング、スクリーンプリンティング、ディップコーティング、スプレイコーティング方式、スピンコーティング方式、ドクターブレード、圧出成形方式、トランスファー方式、積層方式、射出方式、吹き込み方式、カレンダー加工、鋳型、ＦＲＰ成形、熱成形、熔接などがあるが、これらのうち、圧出成形方式および印刷法を用いたスクリーンプリンティング方式が代表的である。
【００３２】
まず、合成樹脂を溶融状態で製作した後、光励起物質３０、拡散物質４０、沈殿防止剤、気泡防止剤、バインダーなどを入れて均一に混合する。溶融状態で冷却を迅速に行うと、結晶化度が比較的低下するが、優れた成形性を有するフィルムが製造されることもある。フィルムの形態、すなわち結晶化度、結晶の大きさおよび結晶構造は、フィルムの性質に大きな影響を与える。また、結晶比は、強度、不透過性および耐化学性を決定し、無定型断面は、耐久性および柔軟性を決定する。また、フィルムの厚さは、冷却速度により大きな影響を受ける。溶融状態で冷却をゆっくり行うと、高い結晶化度が得られる。すなわち、延性の少ないフィルムであるが、不透過性および強度に優れている。後加工は、フィルムの硬化度に影響を及ぼし、熱成形および延伸時の結晶化度を増加する。
【００３３】
金型を用いて圧出成形をする場合、機能性フィルムを製作することができる。すなわち、図４のように、シート１００ｂの一側面を断面鋸歯状２２５ａにすると、励起及び拡散機能だけでなく、プリズム機能も有するシートが得られる。また、図５のように、シート１００ｃの上端部に光励起物質及び拡散物質３０,４０を分布し、下端部１２ｃを導光シート形態に製作すると、導光機能も有するシート１００ｃが得られる。併せて、図６のような形態１００ｄにより、導光及びプリズム機能も有するシートが得られる。したがって、プリズムシートを１枚のみ使用するので、生産原価を節減するだけでなく、バックライトの色純度も良好になる。
【００３４】
以下、前記説明した光励起拡散シートを用いて構成した液晶表示用バックライト装置の実施例を説明する。図７は、エッジ型発光方式のバックライトを示した図である。光源１１１として、点光源である青色無機発光ダイオードまたは線光源である冷陰極蛍光ランプから出た光は、導光シート１１２を通して案内されて面光源に変わるか、または、反射板１１３で一部が反射されて光励起拡散シート１００に入る。次いで、光励起拡散シート１００に入った青色光の一部は透過し、残りの一部は、光励起拡散シート１００内部の光励起物質によって青色光が緑色、黄色、赤色などの多様な色の光に変わると同時に、光が増幅される。また、光励起拡散シート１００の内部の拡散物質によって光が散乱及び拡散するようになり、光の均一度も向上する。前記光励起拡散シート１００から抜け出た光は、色純度の良い白色光になる。次いで、光が光励起拡散シート１００を経て水平及び垂直プリズムシート１１５に到達すると、散乱または拡散された光を屈折、集光することで、輝度が一層向上する。このような過程により、光は、保護シート１１６を通して液晶表示装置に照射される。
【００３５】
図７の光励起拡散シートは、図４の形態を有するシート１００ｂに取り替えられる。図４の形態を有する光励起拡散シート１００ｂを採用した構成例は、図８に示した。ただ、図４の形態を有する光励起拡散シート１００ｂは、プリズム機能も行うので、図７のような別途の水平プリズム１１５ａが不要になる。また、図７の光励起拡散シートは、図５または図６の形態を有する光励起拡散シート１００ｃ,１００ｄに取り替えられ、前記光励起拡散シート１００ｃ,１００ｄは、導光機能も行うので、図７や図８のような別途の導光シート１１２が不要になる。また、図６の形態を有する光励起拡散シート１００ｄを採用した場合(図９)は、導光及びプリズム機能も行うので、図７のような別途の水平プリズム１１５ａが不要になる。
【００３６】
〔光励起拡散シートの製造〕
図７の構成を有するバックライト装置のスペクトルを試験するために、光励起拡散シート１００を次のように製造した。
【００３７】
重量比として、７％の酸化シリコンボール、４.９９％のＹＡＧ、０.０１％の４-(ジシアノメチレン)-２-ターシャルブチル-６-(１,１,７,７-テトラメチルジュロリジル-９-エニル)-４Ｈ-ピラン(ＤＣＪＴＢ)を８８％のエポキシ樹脂と混合した後、超音波洗滌器で常温で約２０分間混合した。前記混合液を離型剤が塗布された鋳型枠上に一定に加えた後、水平計により左右平衡を一定に操作して約１０分間放置した。ホットプレートを用いて約１２５℃で１時間の間硬化し、常温で約３０分間放置した後、オーブンで３時間の間１２５℃で再び硬化して剥離することで、光励起拡散シートを製造した。
【００３８】
図１４は、従来の装置(図１、光源:白色無機発光ダイオード)と本発明の図７のバックライト装置(光源:青色無機発光ダイオード)とのスペクトルを比較したグラフである。(ミノルタで製作したＣＳ-１０００Ａを使用、以下は同様である)。従来の装置は、約４６０ｎｍおよび約５６０ｎｍで主波長を有する補色関係を用いた装置である反面、本発明の装置は、４６０ｎｍおよび５９０ｎｍの主波長を有するだけでなく、従来の装置に比べて緑色及び赤色が多く出て向上した色再現率を示している。
【００３９】
現在、従来の装置においても、色再現率を高めるための研究が多く行われているが、蛍光体がモールディング部内に分布するため、無機発光ダイオードの出力を高めると、蛍光体が容易に劣化するという問題点があり、無機発光ダイオードチップの周辺に多様な色を出す蛍光体を挿入することが難しい。本発明の光励起拡散シートは、光源とは離れて構成されるため、このような問題点を解決するという長所があり、図１４に示した本発明のスペクトルの結果は、これをよく説明している。
【００４０】
図１５は、図１４で示した光励起拡散シートの赤色の色素構成を、有機蛍光体(ＤＣＪＴＢ)の代りに無機蛍光体(ＺｎＣｄＳ)を用いて、光励起拡散シートをＹＡＧ４％およびＺｎＣｄＳ１％にして製作した後、本発明の装置(図７の装置)に適用したグラフである。主に、ＹＡＧは、緑色光を放出し、ＺｎＣｄＳは、赤色光を放出する。
【００４１】
本発明の装置のスペクトルは、約４６０ｎｍの青色の波長、約５２０ｎｍの緑色の波長、約６００ｎｍの赤色波長を示す３波長白色光である。図１５の本発明のスペクトル結果によると、有機蛍光体だけでなく、無機蛍光体も発光に問題がないことを示している。
【００４２】
図１４および図１５の結果によると、蛍光体が容易に劣化して多様な色を出す蛍光体を挿入することが困難であった従来装置の問題点を、本発明の光励起拡散シートにより解決していることが分かる。また、本発明の光励起拡散シートは、前記従来装置の問題点を解決することで、高い色再現を実現できるという特徴を有する。例えば、図１５の本発明の光励起拡散シートを液晶表示装置に適用したスペクトル(グラフで黒色で示された四角形)を察してみると、青色、緑色および赤色の全てに均一な光が出て高い色再現率を示すことが分かる。
【００４３】
図１０及び図１１は、直下型光源１２１を使用する場合のバックライト装置の構成図であり、光源(冷陰極蛍光ランプまたは外部電極蛍光ランプ)１２１から出た光は、光励起拡散シート１００,１００ｂに直接到達するか、または、反射板１２３に一部反射されて光励起拡散シート１００,１００ｂに到達する。光励起拡散シート１００,１００ｂに入った光の一部は透過し、残りの一部は、光励起拡散シート１００,１００ｂ内部の光励起物質によって青色、緑色、黄色および赤色などの多様な色の光に変わると同時に、光が増幅される。また、光励起拡散シート１００,１００ｂの内部の拡散物質によって散乱及び拡散することで、光の均一度が向上する。前記光励起拡散シート１００,１００ｂから抜け出した光は、色純度の良い白色光になる。光が光励起拡散シート１００,１００ｂを経てプリズムシート１２５に到達すると、散乱または拡散された光を屈折および集光して輝度を一層向上する。このように向上された光は、保護シート１２６を通して液晶表示装置に照射される。
【００４４】
図１１の構成を有するバックライト装置のスペクトルを試験するために、前述した図４のような形態の光励起拡散シート１００ｂを製造した。
【００４５】
図１６は、本発明の装置(図１１、光源:青色冷陰極蛍光ランプ)と従来の装置(図２、光源:青色冷陰極蛍光ランプ)とのスペクトルを示したグラフである。本発明の装置(図１１)に使用された光励起拡散シートは、合成樹脂であるエポキシ樹脂(９４％)、光励起剤であるＹＡＧ５％、拡散剤である酸化シリコンボール１％に構成した。図１６に示すように、図１４および図１５と同様に、青色光が光励起拡散シート(図１１)１００ｂを通して緑色及び赤色に変化され、これらの組合せにより白色光が出ることが分かる。前記青色冷陰極蛍光ランプおよび前記光励起拡散シートを適用したバックライトのスペクトルは、約４４５ｎｍの青色の波長、約５４０ｎｍの緑色の波長、約６１０ｎｍの赤色波長を示して色再現率の高い３波長白色光を示す。
【００４６】
以上、バックライトが単方向である場合を説明したが、両方向である場合の構成は、図１２及び図１３に示されている。すなわち、図１２に示すように、エッジ型光源１５１と、前記光源１５１から発光される光を案内する導光シート１５２と、この導光シート１５２を中心に光励起拡散シート１００、プリズムシート１５５及び保護シート１５６が前記導光シート１５２の上部及び下部方向に対称的に順次設置されて構成される。
【００４７】
また、図１２の構成のでは、導光シート１５２により案内される光の一部は反射し、残りの一部は通過する部分反射シート(図示せず)を、前記導光シート１５２の一側または両側に設置して構成することもできる。
【００４８】
また、図１３のように、直下型光源２５１、前記光源２５１を中心に光励起拡散シート１００、プリズムシート２５５及び保護シート２５６が前記光源１００の上部及び下部方向に対称的に順次設置されて構成される。これと同様に、図１３の構成のでは、光源２５１から出た光の一部は反射し、残りの一部は通過する部分反射シート(図示せず)を、前記光源２５１の一側または両側に設置して構成することもできる。
【００４９】
また、図１２及び図１３の両方向バックライト装置において、上下の光励起拡散シート１００は、相異なるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来のエッジ発光方式のバックライト装置を示した断面図である。
【図２】従来の直下発光方式のバックライト装置を示した断面図である。
【図３】本発明の光励起拡散シートを示した断面図である。
【図４】本発明の光励起拡散シートを示した断面図である。
【図５】本発明の光励起拡散シートを示した断面図である。
【図６】本発明の光励起拡散シートを示した断面図である。
【図７】本発明の光励起拡散シートを適用したエッジ発光方式のバックライト装置を示した断面構成図である。
【図８】本発明の光励起拡散シートを適用したエッジ発光方式のバックライト装置を示した断面構成図である。
【図９】本発明の光励起拡散シートを適用したエッジ発光方式のバックライト装置を示した断面構成図である。
【図１０】本発明の光励起拡散シートを適用した直下発光方式のバックライト装置を示した断面構成図である。
【図１１】本発明の光励起拡散シートを適用した直下発光方式のバックライト装置を示した断面構成図である。
【図１２】本発明の光励起拡散シートを適用したエッジ発光方式の両方向バックライト装置を示した断面構成図である。
【図１３】本発明の光励起拡散シートを適用した直下発光方式の両方向バックライト装置を示した断面構成図である。
【図１４】青色無機発光ダイオードに光励起拡散シート(ＹＡＧ、ＤＣＪＴＢ)を適用した本発明のバックライト装置と従来の白色無機発光ダイオードを用いたバックライト装置とを比較したスペクトルである。
【図１５】青色無機発光ダイオードに他の光励起拡散シート(ＹＡＧ、ＺｎＣｄＳ)を適用した本発明のバックライト装置と従来の白色発光ダイオードを用いたバックライト装置とを比較したスペクトルである。
【図１６】青色冷陰極蛍光ランプに光励起拡散シート(ＹＡＧ)を適用した本発明のバックライト装置と従来の青色冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト装置とを比較したスペクトルである。
【符号の説明】
【００５１】
１００,１００ｂ,１００ｃ,１００ｄ・・・光励起拡散シート  ３０・・・光励起物質
４０・・・拡散物質  ５０・・・樹脂  ２２５ａ・・・断面鋸歯状
１２ｃ，１２ｄ・・・下端部  １１１・・・光源  １１２・・・導光シート
１１３・・・反射板  １１５・・・水平及び垂直プリズムシート
１１６・・・保護シート  １１５ａ・・・水平プリズム
１２１，２５１・・・直下型光源  １２５，１５５，２５５・・・プリズムシート
１２６，１５６，２５６・・・保護シート  １５１・・・エッジ型光源
１５２・・・導光シート
【図１】
2006146115.tif 000003
【図２】
2006146115.tif 000004
【図３】
2006146115.tif 000005
【図４】
2006146115.tif 000006
【図５】
2006146115.tif 000007
【図６】
2006146115.tif 000008
【図７】
2006146115.tif 000009
【図８】
2006146115.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2006146115.tif 000012
【図１１】
2006146115.tif 000013
【図１２】
2006146115.tif 000014
【図１３】
2006146115.tif 000015
【図１４】
2006146115.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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